浅析变电站直流系统绝缘异常处理方法

张诗鹏

（国网福建省电力有限公司检修分公司，福建 福州 350000）

0 引言

近年来，部分变电站直流系统失地较频繁的发生，而且危害比较大，给检修人员处理造成了较大困扰。该文介绍了2种直流系统的绝缘检测原理，总结了较实用的直流失地查找方法，为今后处理直流系统绝缘异常提供一些参考。

1 绝缘装置工作原理

1.1 平衡桥电阻

平衡桥电阻工作原理的作用是能够实现对单极接地故障检测，有效选出单极接地具体支路，示意图如图1所示。1）将直流系统正负极对地压V+、V-稳定在母线电压的1/2。2）当正负极对地段电压偏离正常运行正负母线电压时，说明存在绝缘下降，即发生了接地故障；对地电压绝对值变小的那一极即发生绝缘下降或接地故障。3）单极电阻性接地故障的电阻值大小可以通过正负母线对地电压的变化计算出。

式中：R+、R-分别为直流母线正级对地电阻、直流母线负级对地电阻；R1为平衡桥电阻。V+、V-分别为直流母线正级对地电压、直流母线负级对地电压。

1.2 切换桥电阻

切换桥电阻工作原理是增加配置2组切换电阻测量直流母线对地电压变化实现对双极接地故障检测。原理如图2所示，其中C+、C-分别为直流正负母线对地电容。

为了检测直流母线正负极接地故障，绝缘监测装置在平衡桥的基础上增加配置了2组切换桥电阻R2。图2中切换桥电阻R2通过开关K1、K2控制，轮流投入切换桥电阻R2，所以称之为切换桥。

测试过程中先合上K1时，断开K2，在直流系统正极投入切换桥电阻R2，正母线对地电压下降，负母线对地电压随之升高；相反合上K2时，断开K1，在直流系统负极投入切换桥电阻R2，此时，负母线对地电压下降，正母线对地电压随之升高。

在投入切换桥过程中，根据直流母线正负极对地电压的变化量，即可判断直流系统是否存在母线接地或者两级接地故障。

图1 平衡桥电阻原理示意图

图2 切换桥电阻原理示意图

2.3 支路选线原理分析比较

支路选线原理比较见表1。

3 直流失地查找方法

直流系统发生绝缘异常之后，绝缘监测装置发出报警信号[1]。运行及检修人员应尽快查找出接地具体位置，并予以消除。

3.1 准确选线法

绝缘监测装置在查找直流失地故障过程中起到了重要作用，通过绝缘监测装置选出具体支路，运维人员可以向调度申请断开所选支路后观察直流系统是否恢复，电压是否恢复平衡。

表1 支路选线原理比较

直流系统发生直流失地时往往伴随着一些遥信，例如某间隔报出“SF6压力低”等信号，因为户外表计由于环境更恶劣，容易渗水导致绝缘降低。

3.2 拉路法

拉路法是指依次、分别、短时切断直流系统中直流馈线来确定接地点所在馈线支路的方法[2]。部分变电站的绝缘检测系统无法准确地选择具体支路，或者选出支路为备用的支路，例如笠里变的绝缘监测装置通常无法选出支路，发生直流失地往往需要通过直流失地查找具体接地故障点。

采用拉路法查找直流失地的原则为：先户外后户内，先遥信后控制；根据现场的故障排除经验，拉路法操作注意事项如下。1）首先应确认是正母接地还是负母接地，测量直流母线对地电压，确定直流母线绝缘情况。2）确认两段直流母线分列运行，避免直流系统接地范围不会扩大。3）立即通知停止站内二次回路工作，断开其工作电源，观察直流系统是否恢复。 4）如果绝缘监测装置有误报等不可靠情况，应申请退出运行中的绝缘监测装置。5）拉路法应由二人及以上配合进行，其中一人负责断开支路直流电源，另一人监护并密切监视万用表直流电压的变化。属于调度管辖的设备需要停用其电源时，应向调度申请并经同意后方可操作，为防止失去保护电源及带有重合闸电源的时间过长，动作应迅速，分合时间应控制在3 s以内。

3.3 调整平衡桥电阻

变电站直流系统发生直流接地时不一定都是金属性直接失地，有可能是间接失地或者高阻失地。当发生高阻失地时，直流母线对地电压偏移不大，接地电阻略大于平衡桥电阻，绝缘监测装置就无法检测出具体支路。此时，可以通过逐步增大绝缘监测装置的平衡桥电阻定值，当平衡桥电阻大于接地电阻时，就有可能选出接地支路。

3.4 便携直流失地查找法

当变电站发生高阻失地或者双极失地时，直流漏电流式绝缘监测装置通常无法选出具体支路[3]。这种情况可以借助采用可切换电阻原理的便携式直流失地查找仪进行查找直流失地。以下介绍了仟顺电子的便携式直流失地查找仪的使用方法及注意事项。

3.4.1 使用方法

使用方法包括9种。1）用万用表测量信号源正负地是否存在短路现象。2）确认信号源电源开关处于关闭状态。3）将信号源正负地分别接入直流系统，用万用表测量是否接线正确。4）开启信号源，等信号源测量到母线电压正负极对地电阻并计算出系统电阻后开启手持器。5）首先按测试键使手持器和信号源通信，接上钳子并让钳子保持静止不动按调零键。6）用钳子夹住信号源地线按自校，自校后按测试键看测量阻值和信号源系统电阻是否一致，来判断钳子灵敏度。7）开始查找接地支路，检测过程中应保持钳子静止不动。8）检测支路时可同时夹多条支路但要把该回路正负同时夹住。9）每次夹住支路时先看波形当波形为一条直线时表示无接地。

3.4.2 注意事项

注意事项有5个。1）将便携式直流失地查找仪接入直流母线前应申请退出站内绝缘监测装置及其平衡桥，避免互相形成干扰，在此期间发生直流失地站内绝缘检测装置将无法正常告警，检修人员应加强监视。2）查找过程要注意手持器的零点，如果发现零点已经跑到手持器屏幕的最上方或者最下方时，需要按手持器的调零键重新调零 。3）多条支路同时检测：可以同时钳住多条馈线，加快接地查找速度。但是在检测时必须同时钳住所有馈线的正负极。如果装置有接地故障，则通过两分法找出具体支路。4）容性电流信号：有时在某个回路会有标准的正弦波，但是按测试键总报无接地，这种回路一般是有电容的回路，不是接地（如：小室的电源回路等），要注意区分。碰到此类回路先记录下来。5）2个钳子同时使用的方法：如果有特殊情况需要同时使用两把钳子时，将两把钳子插在手持器上调零，必须把零点跳到中间位置，然后将两把钳子各夹正负极，注意要保持钳子的箭头方向一致。

4 结语

变电站直流系统对于设备正常运行起到了至关重要的作用，直流系统绝缘异常尤其是直流失地会严重影响设备正常运行，出现两点失地时可能导致保护“误动”或“拒动”。当变电站直流系统绝缘异常时，应根据异常现象选用合理方法及时查找出绝缘异常点后消除隐患。